Abstract Worldwide supply of water and nitrogen (N) are critical to crop yield with multiple interactions that need to be untangled. We used an allometric framework to quantify the dynamic relationships between crop growth, transpiration and N uptake in maize (Zea mays L.) and sorghum (Sorghum bicolor L.) using published data from experiments in France, New Zealand and United States. Our analysis highlighted a two-fold effect of drought on crop growth: a direct effect whereby crop growth is reduced proportionally to the reduction in transpiration, and an indirect effect mediated by a drought-induced crop N deficit, quantified as N nutrition index (NNI), the ratio between actual and critical plant N concentration (the minimum plant N concentration for achieving maximum crop mass). Under drought, sorghum maintained NNI and transpiration efficiency (biomass per unit of transpiration) whereas both NNI and transpiration efficiency declined in drought-stressed maize in comparison to well-watered crops. Nitrogen uptake per unit of transpiration (N/T) is a valuable trait for analyzing the combined effect of water and N deficit on water use efficiency (biomass per unit of evapotranspiration). However, both N/T and crop N concentration decline allometrically with biomass, hence comparisons of genotypes, environments and management practices would be biased unless they are scaled by crop biomass.

中文翻译：

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氮吸收和蒸腾之间的异速生长关系，以解开玉米和高粱氮供应与干旱之间的相互作用

摘要 全球范围内的水和氮 (N) 供应对作物产量至关重要，需要解决多种相互作用。我们使用异速生长框架来量化玉米 (Zea mays L.) 和高粱 (Sorghum bicolor L.) 中作物生长、蒸腾作用和 N 吸收之间的动态关系，使用法国、新西兰和美国的已发表实验数据。我们的分析强调了干旱对作物生长的双重影响：一种直接影响，即作物生长与蒸腾作用的减少成比例地减少，以及由干旱引起的作物缺氮介导的间接影响，量化为 N 营养指数 (NNI) )，实际和临界植物氮浓度之间的比率（实现最大作物质量的最小植物氮浓度）。干旱之下，高粱保持 NNI 和蒸腾效率（每单位蒸腾量的生物量），而与水分充足的作物相比，干旱胁迫的玉米的 NNI 和蒸腾效率均下降。每单位蒸腾作用的氮吸收量 (N/T) 是分析缺水和缺氮对水分利用效率（每单位蒸散量的生物量）的综合影响的重要特征。然而，N/T 和作物 N 浓度随生物量异速递减，因此基因型、环境和管理实践的比较将有偏差，除非它们按作物生物量进行缩放。每单位蒸腾作用的氮吸收量 (N/T) 是分析缺水和缺氮对水分利用效率（每单位蒸散量的生物量）的综合影响的重要特征。然而，N/T 和作物 N 浓度随生物量异速递减，因此基因型、环境和管理实践的比较将有偏差，除非它们按作物生物量进行缩放。每单位蒸腾作用的氮吸收量 (N/T) 是分析缺水和缺氮对水分利用效率（每单位蒸散量的生物量）的综合影响的重要特征。然而，N/T 和作物 N 浓度随生物量异速递减，因此基因型、环境和管理实践的比较将有偏差，除非它们按作物生物量进行缩放。